Технология ремонта коллекторных двигателей

Ремонт коллекторных электродвигателей своими руками

В большинстве бытовых устройств (пылесосах, стиральных машинах, мясорубках, фенах, инструментах и т.д.) применяется коллекторный электродвигатель. Как и любой агрегат, он может выйти из строя. Ремонт коллекторных электродвигателей можно осуществить в домашних условиях, не прибегая к помощи специалистов. Для этого достаточно знать, что они собой представляют, и иметь хотя бы минимум опыта.

Что такое коллекторный электродвигатель

Двигатель такого типа – это чаще всего синхронный агрегат, подключающийся к источнику питания 220В, и состоящий из:

• статора;
• ротора;
• щеточно-коллекторного узла;
• подшипников.

Все детали заключены в корпус.

Предварительная проверка коллекторного электродвигателя

Если устройство не работает, прежде всего убедитесь, что проблема заключается в самом двигателе. Для этого:

• Проверьте, идет ли напряжение на прибор. Включите его в другую розетку (возможно, ремонта требует источник тока).
• Осмотрите шнур на предмет обрыва.
• Проверьте, не потерян ли контакт у кнопок включения и управления, нет ли механических повреждений.

При отсутствии неполадок в этих деталях разберите прибор. Воспользуйтесь инструкцией, которую производитель обязательно включает в паспорт.

Возможные неисправности коллекторного электродвигателя

Иногда даже люди, знакомые с устройством механизма, слабо представляют, как проверить коллекторный электродвигатель. Ниже мы расскажем обо всех возможных неисправностях и способах их выявления и устранения.

• Нарушение контактов. На него указывает активное искрение.
• Межвитковое замыкание (замыкание обмоток в коллекторе). Оно также вызывает искрение.
• Износ щеточно-коллекторного узла. При этом он чернеет и появляется искрение. Обычно проблема решается путем замены старых элементов на новые. Чтобы снять узел, отодвиньте фиксатор и открутите крепежный болт (в зависимости от модели двигателя).
• Потемнение контактной части коллектора. Часто достаточно зачистить его мелкой наждачной бумагой.
• Образование канавки в месте контакта щеток с коллектором. Необходимо выполнить проточку узла на станке.
• Износ подшипника. Эту неисправность можно определить по усиленной вибрации корпуса во время работы двигателя и биению патрона. В этом случае требуется замена подшипника.
• Касание якорем статора. Иногда хватает замены якоря, но в некоторых случаях придется заменить и якорь, и статор.
• Сбой управления на микроконтроллере. Установка нового микроконтроллера – оптимальное решение проблемы.
• Выгорание или обрыв обмоток. Обратите внимание на их цвет и целостность. Почернение всего корпуса обмоток или их части указывает на выгорание, обрыв легко определяется при визуальном осмотре. В этом случае требуется их замена или перемотка.
• Графитовая пыль в пространстве между ламелями. Вашему прибору просто нужна прочистка.
• Выгорание изоляции проводов. На эту проблему укажет характерный запах.

Во всех вышеуказанных случаях восстановление коллектора электродвигателя своими руками вполне возможно при наличии необходимых запчастей и инструментов. Только если у вас нет опыта в перемотке обмоток, лучше обратиться в соответствующий сервис. После устранения неполадок соедините все детали в обратном порядке.

Проверка коллекторного электродвигателя мультиметром

Допустим, визуальный осмотр не дал результатов – на первый взгляд все узлы целы, обрывы не обнаружены, запах горелого отсутствует. В этом случае проведите проверку прибора и его элементов с помощью специального прибора – мультиметра. Процесс состоит из нескольких этапов:

• Установите на приборе режим измерения сопротивления до 200 Ом.

• Прозвоните попарные выводы обмоток статора на ламели. Значения сопротивления должны быть одинаковыми.
• Проверьте корпус якоря и ламели. В идеале значение сопротивления стремится к бесконечности.
• Прозвоните выводы обмоток. Если сопротивление отсутствует в одном или нескольких контурах, двигатель неисправен.
• Проверьте цепь между корпусом статора и выводами обмотки. При наличии пробоя на корпусе эксплуатация агрегата невозможна.
• Прозвоните ротор, расположив щупы тестера на коллекторе на максимальном удалении друг от друга. Когда мультиметр покажет значение, слегка проверните ротор до момента соединения щупов со следующей обмоткой. Таким образом проверьте все обмотки. Если значение сопротивления в каждом контуре одинаково или отличается очень незначительно, узел исправен.

Не стоит сразу нести в починку или выбрасывать «забарахливший» прибор, как это предпочитают делать многие. Вы сэкономите средства, если будете знать, как восстановить коллектор электродвигателя самостоятельно. Процесс не слишком сложен и занимает не так уж много времени, а механизм сможет прослужить еще долго.

Источник

Как проверить и отремонтировать коллектор электродвигателя своими руками

Чтобы осуществить ремонт коллектора электродвигателя, необходимо разобраться в его особенностях. Если вы ничего не смыслите в микроконтроллере, не знаете про устройство обмоток статора или щеточно коллекторный узел, браться за подобное дело не имеет смысла.

Немного о коллекторных электродвигателях

• Обычное для домашнего хозяйства напряжение это 220в. От 220в питается большая часть бытовой техники, потому она проектируется именно под эти особенности,
• Подавляющее большинство коллекторных электродвигателей, которые присутствуют дома это не асинхронный, а синхронный агрегат,
• В отличие от асинхронного движка, синхронные устройства имеют неподвижную обмотку статора и обмотку на валу, то есть якорь. На них через щеточно графитное устройство или коллектор подается напряжение 220в.

Такие электродвигатели можно встретить в следующих устройствах:

• Стиральные машины,
• Электрические инструменты,
• Детские игрушки,
• Пылесосы и пр.

Особенности неисправностей

Если моторчик электроинструмента начал плохо работать или полностью вышел из строя, многие отправляют на свалку не только коллекторный электродвигатель, но и весь прибор. Делать этого не стоит.

Обычная проверка, выполненная своими руками, позволяет проверить узел, оценить его текущее состояние. Что самое интересное, в большинстве случаев устройство можно вернуть в рабочее состояние, потратив на это минимум усилий и средств.

Важная заметка о проверке:

• Прежде чем начнется проверка и тщательный ремон, не поленитесь посмотреть на состояние идущего на 220в кабеля. Не редко проверка шнура показывает, что в нем произошел обрыв. Из-за этого коллекторный электродвигатель не функционирует,
• Другая возможная проблема это выход из строя кнопок, отвечающих за управление и включение. Они также могут потерять контакт, сломаться механическим образом. Их проверка даст ответ на этот вопрос,
• Проверка пуско-регулировочного устройства также не повредит в случае его наличия,
• Источник на 220 В. А в каком состоянии находится розетка на 220 Вольт? Не исключайте ситуацию, когда напряжение в 220 Вольт попросту не идет на ваш электромотор и весь электроинструмент. Банально советовать убедиться в наличии света в доме. А вот проверить состояние розетки на 220 Вольт стоит. Для этого подключите прибор к другому источнику 220 Вольт. Если все в порядке, переходим к наиболее распространенным поломкам коллекторного электромотора.

Популярные неисправности электродвигателя

Далее дадим несколько рекомендаций относительно наиболее распространенных поломок, которые могут преследовать асинхронный или синхронный коллекторный электромотор. Это позволит в следующий раз смело включить устройство к 220 Вольт и начать с ним работать.

1. Выполните разборку электроинструмента, разберите электромотор вашего бытового устройства. Рекомендуется опираться на инструкции от производителей. Прежде чем начинать разбирать инструмент на составные элементы, убедитесь в отсутствии искр. Их на щеточно контактном механизме быть не должно.
2. Если искрение оказалось активный, щеточно коллекторный узел вероятнее всего износился или нарушились контакты.
3. Менее распространенная причина искрения это замыкание обмоток в коллекторе. А именно межвитковое замыкание.
4. Самая часто встречаемая поломка это износ щеточно коллекторного узла. Либо узел коллектора чернеет. Если износился щеточный узел, потребуется заменить их на аналогичные новые элементы. В идеале менять стоит на оригинальные детали. Обычно щеточно коллекторный узел меняется легко. Для этого нужно отодвинуть фиксатор или открутить крепежный болт. Все зависит от того, какой прибор перед вами.
5. Некоторые модели асинхронного или синхронного двигателя предусматривают замену не самих щеток, а щеточно держательного механизма в сборе. Не забудьте при этом соединить медный провод с контактами.
6. Если щеточно держательный узел оказался цел, попробуйте растянуть пружины, которые их прижимают.
7. В случае потемнения контактной части коллектора, попробуйте просто зачистить ее с помощью наждачки-нулевки.
8. Если на месте контакта щеточно коллекторного узла, там где коллектор контактирует с щетками, образовалась канавка, придется выполнить проточку на станке.
9. Другим, не менее распространенным видом поломок в таких электродвигателях является износ подшипника. Если проверка показывает, что возникает биение патрона, повышается вибрация корпуса во время работы устройства, подшипник придется заменить. Самый неприятный сюжет это когда якорь начинает касаться статора. Тут потребуется минимум поменять якорь, либо выполнить замену статора и якоря одновременно.
10. Управление на микроконтроллере. Если управление на микроконтроллере дает сбой, проблема может заключаться в самом микроконтроллере. Его проще всего заменить новым.
11. Состояние ротора. У ротора вашего электродвигателя также могут возникнуть проблемы. Для проверки ротора воспользуйтесь мультиметром.

Редкие неисправности

К категории редких поломок относят:

• Обрыв обмоток,
• Выгорание обмоток,
• Выгорание мест подключения обмоток,
• Оправление, замыкание ламелей графитовой пылью.

При вероятности неисправностей обмоток или ламелей определить наличие поломок поможет визуальная проверка. Выполняя ремонт, обратите внимание на некоторые моменты.

1. Проверьте состояние обмоток. Обычно нарушается целостность обмоток, что влечет за собой соответствующие неисправности.
2. Изучите текущий цвет обмоток. Весь корпус обмоток или только их часть может почернеть, что свидетельствует о наличии проблем.
3. Оцените состояние контактов проводов с коллекторными ламелями. Если имеются проблемы, обычная перепайка будет составлять весь ваш ремонт.
4. Загляните в пространство между ламелями. Это нужно для проверки их на предмет забитости графитовой пылью. При ее наличии в этом месте ремонт состоит в обычной прочистке. Прочистить узел можно подручными средствами.
5. Понюхайте изоляцию проводов. Часто управление инструментом становится невозможным, он выходит из строя из-за того, что узел изоляции проводки просто перегорел. При таких ситуациях узел издает характерный запах, который многим знаком.
6. При обнаружении поломок обмоток статора или якоря, их нужно заменить. Другой вариант можно перемотать элементы, для чего лучше обратиться к соответствующим сервисам.
7. Проведите проверку ротора. Оценка состояния ротора мультиметром даст понять, какие действия предпринимать дальше.

Если визуальная проверка не позволяет определить неисправности, потребуется прозвонить узел мультиметром.

Прозвон мультиметром

Если однофазный электромотор потребует ремонт, рекомендуется проверить состояние его статора и прочих элементов путем прозвона.

1. Сначала выполняется прозвон попарных выводов обмоток статора на ламели. При этом сопротивления должны оказаться одинаковым.
2. Теперь делается проверка между корпусом якоря и ламелями. Прибор должен выдавать бесконечное сопротивление.
3. Убедитесь, что обмотка целая. Для этого прозваниваются выводы.
4. Проверяется цепь между выводами обмотки и корпусом вашего статора. Если на корпусе есть пробой, подключать устройство на 220 вольт категорически нельзя. Требуется ремонт или обязательная замена.

Если ваш электродвигатель удалось починить, выполните соединение всех элементов, подключите к питанию на 220 Вольт. В случае неисправности обратитесь в сервисный центр.

Источник

Ремонт коллекторных электродвигателей

В бытовом оборудовании используются электродвигатели различных типов, в зависимости от условий работы, предназначения и функциональности электроприбора. Например, для электрооборудования со стабильным режимом работы больше подходят асинхронные двигатели, а для электродрелей, стиральных машин, кухонных комбайнов и т. п. нужно применение коллекторных электродвигателей, так как требуется частое изменение скорости вращения вала.

Выход из строя коллекторного двигателя делает электроприбор полностью непригодным для эксплуатации, а дорогостоящие услуги ремонтных мастерских заставляют владельцев испорченного бытового оборудования принимать решение о приобретении нового товара. Но при наличии некоторых навыков и в условиях ограниченного бюджета многие домашние мастера задумываются о целесообразности ремонта электродвигателей своими руками.

Разобранный коллекторный электродвигатель

Проверка цепей питания

При починке вышедшего из строя электрооборудования иногда до ремонта коллекторного двигателя дело не доходит – оказывается, что неисправна розетка удлинителя, перебит шнур питания, открутилась клемма подключения, или заело выключатель. Следует проверить наличие напряжения на узлах цепи питания коллекторного электродвигателя на 220В, начиная от штепсельной вилки, заканчивая контактной колодкой подключения.

Прозвонить шнур питания и кнопку включения

Поскольку у коллекторных электродвигателей сопоставление электромагнитных полей происходит из-за постоянного переключения роторных обмоток (коллекторные щетки), то механическая причина потери электрического контакта в коллекторе является наиболее распространенной. Принцип действия коллекторных двигателей описан в предыдущей статье, а ниже будет дано несколько советов по ремонту и замене контактов ротора (якоря).

Ротор (якорь) коллекторного электродвигателя

В различных автономных электроинструментах, кухонных электроприборах и в детских игрушках часто используется коллекторный двигатель постоянного тока. Питание данных электродвигателей осуществляется постоянным напряжением, поступающим от аккумуляторов, выпрямителей, или управляющих контроллеров. Не всегда наличие напряжения указывает на работоспособность источника питания (аккумулятор может быть посажен), поэтому следует также проверять ток коллектора и всей цепи при включении коллекторного электродвигателя.

Маломощный коллекторный двигатель постоянного тока с контроллером управления

Если электропривод оборудования перестал вращаться, в первую очередь следует проверять поступление напряжения на входные контакты коллекторного двигателя при его включении

Кратко об устройстве коллекторных электродвигателей

В коллекторных электродвигателях магнитные поля статора и ротора взаимодействуют под углом, максимально выгодным для придания валу момента вращения. Датчиком угла поворота (положения ротора) и одновременно системой переключения являются коллекторные щетки на роторе. Система катушек с магнитопроводами, создающая результирующее электромагнитное поле для придания момента называется якорем.

Принцип действия коллекторного электромотора на примере двигателя постоянного тока

В большинстве коллекторных электродвигателей якорем является ротор, электромагнитное поле которого «цепляется» за магнитные поля магнитов или статорных обмоток возбуждения. Поэтому под словом «якорь» часто понимают ротор коллекторного двигателя, так как переключение обмоток статора является более сложным и менее эффективным.

Якорь (ротор) электродвигателя

Коллекторные электродвигатели постоянного тока с магнитами используются в основном в детских игрушках и в электроприводных устройствах автомобилей. Для создания мощного магнитного поля и более сильного крутящего момента применяют катушки возбуждения, которые подключаются несколькими способами:

• Последовательное соединение (ток коллектора и катушек возбуждения равен). Преимуществом является большой максимальный момент, который, впрочем, может стать недостатком на холостом ходу, раскручивая вал коллекторного электродвигателя до критически высоких оборотов;
• Параллельное соединение. Преимуществом является хорошая стабильность оборотов ротора коллекторного двигателя при изменении нагрузки на валу, но максимальный момент меньше, по сравнению с последовательным возбуждением;
• Смешанное возбуждение, при котором одна часть обмоток ротора и статора подключается последовательно, а другая – параллельно. Самый популярный пример применения смешанного возбуждения в коллекторных электродвигателях – автомобильный стартер;
• Независимое возбуждение, при котором ток коллектора ротора и статора регулируется отдельно. Применяется в мощных коллекторных электродвигателях на электровозах.

Схемы подключения катушек возбуждения в двигателе постоянного тока

Оставляя в стороне теорию, следует заметить, что коллекторные электродвигатели постоянного тока с последовательным возбуждением могут также работать от переменного напряжения, по сути, являясь универсальными. Данные двигатели имеют дополнительный вывод для подключения переменного напряжения и нашли широкое применение в различных электроинструментах, благодаря «гибким» характеристикам изменения скорости оборотов и момента вращения.

Схема подключения катушек возбуждения и обозначение универсального коллекторного двигателя

Проверка катушек возбуждения

Исходя из устройства коллекторного электродвигателя, поиск неисправностей можно условно разделить на проверку катушек возбуждения (или постоянных магнитов) и обмоток ротора. При ремонте двигателей постоянного тока с магнитами следует обращать на них внимание в поисках трещин, так как они ухудшают напряженность магнитного поля, что снижает общие характеристики электродвигателя.

Разрез коллекторного двигателя с постоянными магнитами

Проверку катушек возбуждения производят омметром, проверяя их проводимость, а также мегомметром, исключая пробой на корпус. Поскольку межвитковое замыкание в витках катушки возбуждения выявить крайне трудно, пользуясь только мультиметром, то используют косвенные методы, проверяя цвет проводов обмоток на наличие следов перегрева или видимых повреждений. Зная точное сопротивление катушек возбуждения из паспорта электродвигателя, можно сопоставить данные с результатами измерений омметром.

Статорные катушки возбуждения

Поскольку межвитковое замыкание в витках катушек возбуждения является редкой неисправностью, то ограничиваются только проверкой данных обмоток, перенося внимание на проверку и ремонт якоря электродвигателя. Якорь коллекторного двигателя можно условно разделить на несколько частей:

• Обмотки ротора с магнитопроводами;
• Коллектор, состоящий из щеток и контактных пластин (ламели);
• Вал с подшипниками.

Устройство якоря электродвигателя

Осмотр механики коллекторного двигателя

При ремонте любого электродвигателя следует проверять свободный ход вала, который зависит от износа подшипников. Продолжительное инерционное вращение ротора, отсутствие скрежета, скрипов, радиального и осевого биения вала указывает на хорошее качество подшипников при поиске причины чрезмерного нагрева коллекторного электродвигателя. Убедившись в исправности механики, можно проверять электрическую составляющую электродвигателя.

Часто бывает, что поломка в механике электродвигателя или всего электрооборудования является причиной неисправности в электротехнической части двигателя

Например, части разлетевшегося внутри электромотора подшипника или попадание осколков от других механизмов могут повредить роторные и статорные обмотки коллекторного двигателя. Поэтому разбирая электроприбор или электроинструмент, всегда следует обращать внимание на исправность других механизмов, ведь коллекторных электродвигатель внутри корпуса открыт и незащищен от попадания мелких предметов, способных его повредить.

Во многих электроинструментах двигатель не защищен от попаданий мелких предметов

Профилактика и ремонт щеток

В коллекторных электродвигателях контактные щетки издают шум при нормальной работе, поэтому при ручном тестировании свободного хода вала двигателя необходимо уметь различать характер издаваемых щетками звуков. Характерные щелчки и шорох должны быть равномерными, без хаотичного скрежета и заклинивания. Очень часто причиной потери электрического контакта является механическое заклинивание контактных щеток коллектора.

Некоторые узлы коллекторного двигателя

Коллекторная щетка состоит из держателя, графитового контактора и прижимной пружины. Иногда пружина ослабевает, и ее нужно немного растянуть для большей прижимной силы. Из-за истирания графита образуется мелкая крошка, которая вместе с пылью и влагой загрязняет зазор между графитовым контактором и держателем. В данном пространстве образуются наслоения, которые высыхают и затвердевают от нагрева щеток, тем самым фиксируя их.

Устройство коллекторный щеток

Данное заклинивание щеток из-за затвердевшей грязи в держателе часто является причиной невозможности запуска ранее исправно работавшего коллекторного электродвигателя. Пока работающий двигатель издает вибрацию, прижимная пружина может преодолевать сопротивления наслоений, и контакт с ламелями коллектора сохраняется. Но после выключения скопившаяся грязь застывает, щетка фиксируется и уменьшается из-за охлаждения, образуя зазор, разрывающий контакт с ламелями.

Ламели коллектора якоря электродвигателя

Проверить прижимную силу щетки можно поддев графит ножом или мелкой отверткой – контактор должен свободно двигаться в держателе, упруго отскакивая, ударяясь в ламели. В противном случае щетку и держатель можно почистить, промыть в растворителе, или немного спилить грани графитового контактора для большего зазора. Если выработка щетки почти дошла до порога ресурса, то ее лучше заменить на новую. При невозможности найти идентичную замену щетки, подбирают наиболее близкий вариант и спиливают грани графитового контактора до нужных размеров.

Новые щетки нужно обточить напильником для придания нужного размера

Ремонт и профилактика коллектора

Коллектор двигателя состоит из контактных пластин – ламелей подключенных к выводам якорных обмоток. Большой рабочий ток коллектора, и образование из-за электромагнитной индукции реактивной ЭДС переключающихся обмоток, приводит к повышенному искрению при контакте щеток и ламелей. Сильное искрение приводит к выгоранию ламелей, из-за чего они покрываются порами и кавернами. Ухудшение качества поверхности ламелей приводит к еще большему искрообразованию и убыстряет их износ в лавинообразной прогрессии.

Загрязнение коллектора

Первоначальной причиной износа коллектора является загрязнение ламелей графитовой крошкой от стирающихся щеток. Зазоры между ламелями предназначены для их изоляции, но попадающая в промежутки графитовая пыль является проводником тока, что ухудшает характеристики коллекторного электродвигателя и приводит к образованию так называемой круговой искры. Если в процессе работы электродвигателя искра как бы тянется от щеток по окружности коллектора, то его ламели загрязнены, и их нужно почистить.

Круговая искра в коллекторе

Чистку ламелей коллектора производят ластиком, губкой, или мелкой наждачной бумагой, прочищая зазоры шилом. Если загрязнение сильное, можно воспользоваться напильником, но нужно быть осторожным, чтобы не исказить геометрию окружности коллектора неравномерным спиливанием. Еще одной причиной загрязнения коллектора является коррозия материала ламели с образованием слоев окиси, которые также нужно очистить.

Очистка коллектора губкой

Если после очистки ламелей обнаружены глубокие каверны от коррозии или искрения, то ремонт коллектора производят при помощи нанесения меди на пластины сваркой или гальваническим методом для заделки изъянов. Поскольку напильником очень трудно придать правильную форму коллектору, производят его обточку на токарном станке. В некоторых случаях, если есть возможность приобрести новый коллектор, производят его замену, но в этом случае предстоит кропотливая работа по присоединению многочисленных выводов якорной обмотки.

Проточка коллектора на токарном станке

Проверка и перемотка обмоток

Если катушки возбуждения, щетки и ламели коллектора в удовлетворительном состоянии, нужно проверить целостность обмоток ротора. Вначале проводят визуальный осмотр обмоток и выводов, присоединенных к контактным пластинам коллектора.

Почернение проводов обмоток сразу укажет на необходимость перемотки или замены якоря. Если на вид обмотки в удовлетворительном состоянии, то нужно проверить целостность выводов, которые на заводе заливаются клеем, эпоксидной смолой, или покрываются специальным изоляционным материалом.

Внимательно осмотреть коллектор и соединения выводов обмоток

При невозможности визуальной проверки целостности соединений выводов обмоток, можно приложить щупы мультиметра к двум соседним ламелям и запомнить сопротивление, повторив данную процедуру по кругу. Если на каком-то этапе измерения покажут сильное отклонение, то возможен обрыв в обмотке якоря или межвитковое замыкание.

От мощности электродвигателя, а также типа обмотки якоря (волновой или петлевой) зависит измеренное сопротивление, поэтому нужно изучать схему соединения якорных обмоток конкретного электродвигателя для более точной проверки. Существуют специальные приборы для поиска межвиткового замыкания в якорях.

Дроссель для проверки якоря — при наличия межвиткового замыкания пластина будет дребезжать

Катушки возбуждения устроены проще, поэтому их перемотать легче. Обмотки якоря укладываются во внешние пазы магнитопровода ротора и подключаются по сложной схеме в зависимости от типа двигателя. Замену статорных и роторных обмоток (перемотку) производят в мастерских на специальном оборудовании – обмоточных станках.

Самостоятельная перемотка якоря небольшого коллекторного двигателя в домашних условиях возможна вручную при наличии точных параметров обмоток, идентичного обмоточного провода, схемы подключения, а также времени и усердия. В мастерских имеются специальные намоточные станки, как показано на видео:

Источник